DE19822412B4

DE19822412B4 - System for monitoring respirator wearers

Info

Publication number: DE19822412B4
Application number: DE19822412A
Authority: DE
Inventors: Christian Giudici; Sven Feld; Thorsten Kiesewalter
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Scott Technologies Inc
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2018-05-20
Also published as: ATE363928T1; US6472988B1; CA2337631A1; EP1077742B1; EP1077742A1; DE59914367D1; WO1999059676A1; DE19822412A1; EP1077742B2

Abstract

System zur Überwachung von wenigstens einem Atemschutzgeräteträger, umfassend,
wenigstens ein, an jeweils einen Preßluftatmer (22) angeschlossenes Mobilteil (21),
eine Basistation (20), die Daten von dem wenigstens einen Mobilteil (21) erhält,
wobei das wenigstens eine Mobilteil (21) die Daten über Sensoren von dem Preßluftatmer (22) und dem Atemschutzgeräteträger erhält, auswertet und über eine drahtlose Verbindung zu der Basistation (20) überträgt,
wobei in Abhängigkeit von den Daten vom Mobilteil (21) optische Signale oder akustische Signale ausgelöst werden, dadurch gekennzeichnet,
dass das wenigstens eine Mobilteil (21) eine Funksendeeinrichtung zum Übertragen von Daten an die Basisstation umfasst, wobei in Abhängigkeit von den Daten vom Mobilteil (21) Funksignale ausgelöst werden und, dass in Abhängigkeit von den Daten von der Basisstation (20) optische Signale, akustische Signale oder Funksignale ausgelöst werden.A system for monitoring at least one respirator wearer, comprising
at least one, in each case a compressed air breathing apparatus (22) connected to the handset (21),
a base station (20) receiving data from the at least one handset (21),
wherein the at least one mobile part (21) receives, evaluates and transmits the data via sensors from the compressed air breathing apparatus (22) and the breathing apparatus carrier and transmits them via a wireless connection to the base station (20),
wherein depending on the data from the handset (21) optical signals or acoustic signals are triggered, characterized
in that the at least one mobile part (21) comprises a radio transmitter device for transmitting data to the base station, wherein radio signals are triggered in dependence on the data from the mobile part (21) and that optical signals, in dependence on the data from the base station (20), acoustic signals or radio signals are triggered.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung Atemschutzgeräteträgern.The The invention relates to a system for monitoring respirator wearers.

Bei der Feuerwehr werden im Einsatz umluftunabhängige Atemschutzgeräte eingesetzt, sogenannte Preßluftatmer. Mittels dieser Geräte können die Feuerwehrmänner/frauen noch in total verqualmten Räumen Arbeiten durchführen. Die dazu notwendige Atemluft wird auf dem Rücken in einer oder zwei Stahl- bzw. Verbundwerkstoffflaschen mitgeführt. Der Betriebsdruck dieser Flaschen beträgt je nach Bauform 200 bzw. 300 bar bei einem Flascheninhalt von 4 bzw. 6 Liter Druckluft. Beispielsweise benutzt man einen PA94+ Preßluftatmer der Firma Dräger mit zwei 4 l, 200 bar Stahlflaschen. Hier beträgt der Luftvorrat 1600 l, das reicht für eine Einsatzdauer von ca. 20 Minuten bei mittelschwerer Arbeit. Im Normalfall wird die Einsatzzeit der ausschließlich als Trupp, d.h. zu zweit, vorgebenden Einsatzkräfte von einem Feuerwehrmann überwacht, der sich die Zeit des Einsatzbeginns notiert. Sollte nach einer gewissen Zeit keine Rückmeldung von einem Trupp erfolgen, so kann man eingreifen und Rettungsmaßnahmen einleiten. Dieses Verfahren birgt jedoch einige Risiken, und es ist auch schon mehrmals zu schweren Unfällen gekommen.at the fire brigade are deployed in the use of self-contained breathing apparatus, so-called compressed air breathing apparatus. By means of these devices can they Firemen / women still in totally smoke-filled rooms Carry out work. The necessary breathing air is injected on the back in one or two steel or composite bottles entrained. The operating pressure of this Bottles is depending on the design 200 or 300 bar with a bottle contents of 4 or 6 liters of compressed air. For example, use a PA94 + SCBA the company Dräger with two 4 l, 200 bar steel bottles. Here is the air supply 1600 l, the enough for a working time of about 20 minutes for medium-heavy work. Normally, the mission time of the exclusively as a squad, i. for two, prescribing forces supervised by a fireman, who notes the time of the start of the assignment. Should be after one some time no feedback Can be done by a squad, so you can intervene and rescue operations initiate. However, this process involves some risks, and it has also come several times to serious accidents.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein System zur Verfügung zu stellen, das diesen oben beschriebenen Kontroll- und Überwachungsprozeß vereinfacht und automatisiert.task The invention is therefore to provide a system that this simplifies the control and monitoring process described above and automated.

Aus der DE 296 20 650 U1 ist ein mikroprozessorgesteuertes Überwachungssystem für zeitbegrenzte Tätigkeiten, wie beispielsweise für das Arbeiten unter Atemschutz, bekannt. Innerhalb eines wasserdichten Gehäuses sind ein Mikroprozessor in Kombination mit einer Blitzleuchte, einem akustischen Signalgeber, einem beleuchteten LCD-Display sowie zwei Tastaturen eingebaut, wobei alle von außen zugänglichen Bedienelemente und Baugruppen in wasserdichter Ausführung gewählt sind. Alle in Frage kommenden, zu überwachenden Personen werden namentlich in einem permanenten Speicher abgelegt. Die Eingabe eines jeweiligen zu Überwachenden geschieht durch Eingabe eines Zahlencodes, dem der Name zugeordnet wird. Dieser wird angezeigt und muss durch eine Taste bestätigt werden. Nach Bestätigung fragt das System den Flaschendruck ab, errechnet nach Eingabe des Flaschendrucks die maximale Einsatzzeit und beginnt mit dem Überwachungsprozess. Nach Erreichen einer zuvor festgelegten Zeit erfolgt eine akustische und optische Warnung, die von einem Überwachenden durch Tastendruck quittiert werden muss, wobei hierbei der zu Überwachende namentlich angezeigt wird. Innerhalb des Gerätes werden somit Daten, die für die Überwachung von einer begrenzten Anzahl von Personen benötigt werden durch Eingabe abgelegt. Das Gerät selbst verbleibt bei einer Überwachungsperson.From the DE 296 20 650 U1 is a microprocessor-based monitoring system for time-limited activities, such as for working under respiratory protection known. Within a watertight housing a microprocessor in combination with a flashing light, an acoustic signal transmitter, a illuminated LCD display as well as two keyboards are installed, whereby all externally accessible control elements and assemblies are selected in watertight execution. All eligible persons to be monitored are filed by name in a permanent memory. The entry of a respective to be monitored is done by entering a numerical code to which the name is assigned. This is displayed and must be confirmed by a key. After confirming, the system will prompt the tank pressure, calculate the maximum operating time after entering the tank pressure and start the monitoring process. After reaching a predetermined time an audible and visual warning, which must be acknowledged by a monitoring by pressing a button, in which case the monitor is displayed by name. Within the device, data required for monitoring a limited number of persons is thus stored by input. The device itself remains with a supervisor.

Die EP-A-08 01 368 offenbart ein Überwachungsgerät zum Einsatz bei Atemschutzgeräten, die beispielsweise von Feuerwehrleuten getragen werden. Das Überwachungsgerät enthält einen mit einer Pressluftflasche verbundenen Drucksensor sowie einen Bewegungssensor. Eine Alarmeinrichtung erzeugt ein Warnsignal, wenn der Druck einen kritischen Wert erreicht oder wenn sich der Benutzer nicht mehr bewegt. Ferner umfasst das Überwachungsgerät eine Infrarot-Schnittstelle, um eine externe digitale Funkeinrichtung über eine Infrarotverbindung anzukoppeln. Mit Hilfe der über die Infrarotverbindung angekoppelten digitalen Funkeinrichtung können dann Daten von dem Überwachungsgerät zu einem Notfall-Manager übertragen werden, der die Aktivität des Benutzers überwacht.The EP-A-08 01 368 discloses a monitoring device for use in respiratory protective devices, which are worn for example by firefighters. The monitor includes a pressure sensor connected to a compressed air cylinder and a motion sensor. An alarm device generates a warning signal when the pressure reaches a critical value or when the user stops moving. Furthermore, the monitoring device comprises an infrared interface for coupling an external digital radio device via an infrared link. With the aid of the digital radio device coupled via the infrared connection, data can then be transmitted from the monitoring device to an emergency manager, which monitors the activity of the user.

Erfindungsgemäß besteht die Lösung der Aufgabe nach dem Anspruch 1 in einem System aus Mobilteil und Basisstation, die vitale Daten vom Einsatztrupp über eine Funkverbindung austauschen und abhängig hiervon Alarmmeldungen auslösen. Vorteilhaft ist hierbei, daß Rettungsmaßnahmen sehr viel früher eingeleitet werden können und daß weitgehend menschliche Fehler beseitigt sind, da die Daten laufend ausgetauscht werden.According to the invention the solution The object according to claim 1 in a system of handset and Base station, which exchange vital data from the task force over a radio link and dependent trigger alarm messages. Advantageous here is that rescue operations much sooner can be initiated and that largely Human errors are eliminated as the data is constantly exchanged become.

Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Hierbei ist besonders sinnvoll, als vitale Daten den aktuelle Flaschendruck, die verstrichene Einsatzzeit und die Umgebungstemperatur zu ermitteln und zu übertragen. Weiterhin ist eine Notruffunktion zweckmäßig, die bei längerer Bewegungslosigkeit oder über einen Handgriff ausgelöst wird. So kann der Benutzer auch dann um Hilfe rufen, wenn es z.B. nicht mehr möglich ist, das Funksprechgerät zu benutzen. Durch eine visuelle und/oder akustische Anzeige wird es einer überwachenden Person ermöglicht, mit einem Blick den Status von bis zu zwei Trupps, d.h. vier Atemschutzträgern, zu überwachen. Besonders vorteilhaft ist eine automatische Sprachausgabe bestimmter Daten oder Hinweise, die regelmäßig erfolgt; z.B. ist die automatische regelmäßige Ansage des aktuellen Druckes an den Flaschenträger eine erhebliche Erleichterung, da er nicht mehr ständig das Manometer kontrollieren muß. Vorteilhaft ist auch, wenn die Basisstation als Handgerät ausgebildet ist, was einen noch flexibleren Einsatz ermöglicht.Appropriate further education are in the dependent claims specified. This is particularly useful as vital data the current tank pressure, elapsed mission time, and ambient temperature to identify and transmit. Farther is an emergency call function appropriate, the at longer Immobility or over triggered a handgrip becomes. Thus, the user can call for help even if e.g. not possible anymore is the walkie-talkie to use. Through a visual and / or audible indication is it's a supervising Person allows at a glance the status of up to two squads, i. four respirators. Particularly advantageous is an automatic voice output of certain Data or advice that occurs regularly; e.g. is the automatic regular announcement the current pressure to the bottle carrier a considerable relief, since he is no longer constantly must check the pressure gauge. It is also advantageous if the base station is designed as a handheld device is what allows an even more flexible use.

Anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen wird die erfindungsgemäße Losung näher beschrieben.Based of exemplary embodiments in conjunction with the drawings becomes the solution according to the invention described in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1: schematisch ein erfindungsgemäßes System mit einer Basisstation und vier Mobilteilen, 1 FIG. 2 schematically shows a system according to the invention with one base station and four mobile parts, FIG.

2: das Prinzip der Bi-Phase-M-Modulation, 2 : the principle of bi-phase M modulation,

3: das Blockschaltbild eines Mobilteils, 3 : the block diagram of a handset,

4: das Blockschaltbild einer Basisstation, 4 : the block diagram of a base station,

5: den beispielhaften Schaltplan eines Mobilteils, und 5 : the exemplary circuit diagram of a handset, and

6: den beispielhaften Schaltplan einer Basisstation. 6 : the exemplary circuit diagram of a base station.

Das System nach 1 besteht aus zwei Grundkomponenten, einem oder mehrerer Mobilteile 21 und einer Basisstation 20. Die Mobilteile 21 sind bei den Preßluftatmern 22 angeordnet, nehmen dort die Meßgrößen (Flaschendruck, Temperatur, Notruf, Einsatzzeit) auf und übermittelt sie per Funk an die Basisstation 20. Der Flaschendruck wird zusätzlich für eine spätere Auswertung in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt. Diese Speicher können sowohl beim Mobilteil 21 als auch bei der Basisstation 20 gleichzeitig vorhanden sein. Möglich ist es auch, daß sie nur jeweils bei einem Teil vorhanden sind. Die Basisstation 20 wird von einer Person, die Überwachungs- und Steueraufgaben wahrnimmt und z.B. die Zeiten erfaßt, in der Hand getragen und empfängt die Datentelegramme der Mobilteile 21. Auf einer 4 × 20 Zeichen Flüssigkristallanzeige (LC-Display) kann diese Person jederzeit den Status der bis zu vier Mobilteile 21 ablesen. Die Mobilteile 21 dienen aber nicht nur als Sensoreinheit, sondern treten auch direkt mit dem Träger des Atemschutzgerätes in Verbindung. Normalerweise erfolgt die Kontrolle der in den Flaschen verbleibenden Restluftmenge anhand des Flaschendrucks über ein Manometer. Dieses Instrument ist bei einem handelsüblichen Preßluftatmer 22 beispielsweise am linken Tragegurt angebracht. Um es abzulesen, muß man es aus seiner Halterung lösen und den Blick nach links richten. Dies bedeutet immer eine Ablenkung von einigen Sekunden. Der Träger des Mobilteils 21 kann sich diese Verfahrensweise sparen, denn er bekommt den aktuellen Druck angesagt. Dies erfolgt durch einen Ohrhörer oder einen im Helm eingebauten Kopfhörer vollautomatisch und ohne den Eingriff des Trägers. Der Flaschendruck wird vom Mobilteil 21 ständig überwacht und sobald er um einen bestimmten Wert gefallen ist, erfolgt eine Ansage sowie eine Übertragung des Datentelegramms an die Basisstation 20. Eine weitere Zusatzfunktion ist die Möglichkeit, einfach und unkompliziert einen Notruf abzusetzen, wenn die Benutzung eines Funksprechgerätes nicht mehr möglich ist. Dies erfolgt durch einen am linken Tragegurt befestigten Handgriff, der im Notfall einfach abgezogen wird. Das Mobilteil 21 sendet daraufhin einen Notruf ab, der auf der Basistation 20 mit einem Alarmsignal signalisiert wird und ein sofortiges Eingreifen eines Rettungstrupps möglich macht.The system after 1 consists of two basic components, one or more handsets 21 and a base station 20 , The handsets 21 are in the compressed air breathing 22 arranged there, take the measured variables (cylinder pressure, temperature, emergency call, mission time) and transmits them by radio to the base station 20 , The bottle pressure is additionally stored in a non-volatile memory for later evaluation. These memories can be found both on the handset 21 as well as at the base station 20 be present at the same time. It is also possible that they are only present in each case in one part. The base station 20 is carried in the hand of a person who performs monitoring and control tasks and, for example, the times detected, and receives the data messages of the handsets 21 , On a 4 × 20 character liquid crystal display (LC display), this person can always check the status of up to four handsets 21 read off. The handsets 21 But not only serve as a sensor unit, but also communicate directly with the wearer of the respirator. Normally, the control of the residual air quantity remaining in the bottles is based on the cylinder pressure via a manometer. This instrument is in a commercial SCBA 22 For example, attached to the left strap. To read it, you have to loosen it from its holder and look to the left. This always means a distraction of a few seconds. The carrier of the handset 21 This procedure can save, because he gets the current pressure announced. This is done by an earphone or built-in helmet headset fully automatically and without the intervention of the wearer. The bottle pressure is from the handset 21 constantly monitored and as soon as it has fallen by a certain value, an announcement as well as a transmission of the data telegram to the base station takes place 20 , Another additional feature is the ability to make an emergency call simply and easily when the use of a two-way radio is no longer possible. This is done by a handle attached to the left strap, which is simply removed in an emergency. The handset 21 then sends an emergency call, which is on the base station 20 signaled with an alarm signal and an immediate intervention of a rescue squad makes possible.

Die Komponenten des Systems sollen nachfolgend im einzelnen beschrieben werden.The Components of the system will be described in detail below become.

Mobilteil 21 handset 21

In 3 ist der Aufbau der Mobilteile 21 an einem Ausführungsbeispiel als Blockschaltbild dargestellt. Es besteht aus folgenden Komponenten: Einer zentralen Steuerung 1, hier ein sogenannter Mikrocontroller mit eingebauter Echtzeituhr, Speicher und Schnittstellen. An diese zentrale Steuerung 1 sind ein Drucksensor 6, ein Temperatursensor 7 sowie ein Bewegungssensor 8 als Überwachungssensoren angeschlossen. Über eine digitale Sprachausgabe 3 können Ansagetexte als normale Sprache ausgegeben werden. Über eine UHF-Sendeeinheit 4 kann das Mobilteil 21 Daten mit der Basisstation 20 austauschen. Ein Spannungsquelle 19 versorgt das Mobilteil 21 mit der benötigten Spannung. Da der Drucksensor eine andere Spannung benötigt, wird er über einen Gleichspannungswandler 9 mit der benötigten Gleichspannung versorgt.In 3 is the structure of the handsets 21 represented on an exemplary embodiment as a block diagram. It consists of the following components: A central controller 1 , here a so-called microcontroller with built-in real-time clock, memory and interfaces. To this central controller 1 are a pressure sensor 6 , a temperature sensor 7 as well as a motion sensor 8th connected as monitoring sensors. Via a digital voice output 3 Announcement texts can be output as normal speech. Via a UHF transmission unit 4 can the handset 21 Data with the base station 20 change. A voltage source 19 supplies the handset 21 with the required voltage. Since the pressure sensor requires a different voltage, it is powered by a DC-DC converter 9 supplied with the required DC voltage.

Das Mobilteil 21 wird am Preßluftatmer 22 befestigt und elektrisch mittels Anschlußkabeln mit den externen Komponenten (Sensoren, Signalgeber, Akkumulator) verbunden. Ein M12-Blindverschluß der Schnellfülleinrichtung des Preßluftatmers wird durch einen Gewindeadapter mit dem Drucksensor ersetzt. Eine Anschlußleitung wird über den linken Tragegurt bis auf Brusthöhe verlegt und dort mit der Notrufeinrichtung verbunden, während eine weitere Leitung zur Hörkapsel/Lautsprecher führt. Da bei einem Einsatz mit Preßluftatmern 22 meist Eile geboten ist, wurde besonderer Wert darauf gelegt, die Bedienung so einfach wie möglich zu gestalten. Der Ablauf des ganzen Vorganges ist so weit automatisiert, daß keinerlei Bedienschritte durch den Träger nötig sind. Die Stromversorgung ist so konzipiert, daß die Akkumulatoren im Ruhezustand immer im vollen Zustand gehalten werden, die Schaltung selbst ist jedoch nicht aktiv. Wenn das Atemschutzgerät seiner Halterung entnommen wird, wird die Stromversorgung automatisch getrennt und das Gerät aktiviert. Es bleibt jetzt aber solange im Ruhezustand, bis die Flaschen aufgedreht werden. Erkennt die zentrale Steuerung des Mobilteils 21 nun, daß der Druck am Sensor auf über 180 bar bei 200 bar-Flaschen bzw. auf über 270 bar bei 300 bar-Flaschen steigt (mindestens vorgeschriebener Druck, der bei Einsatzbeginn vorhanden sein muß), meldet es akustisch über den Lautsprecher die Betriebsbereitschaft der Einheit: „Ihr Gerät ist einsatzbereit." Gleich danach sendet es ein Datentelegramm an das Basisteil 20, mit dem es sich als aktiv anmeldet. Es folgt die Ansage des aktuellen Druckes und eine weitere Übertragung der nun aktuellen Werte. Jetzt startet auch die Zeitzählung. Von nun an erfolgt alle 15 Sekunden eine Messung des Flaschendruckes. Um aber die Ansage nicht unnötig oft abzuspielen, erfolgt zuerst ein Vergleich mit dem zuletzt gemessenen Wert. Erst wenn der Druck um 10 bar oder mehr gefallen ist, erfolgt eine neue Ansage mit nachfolgender Übertragung. Ansonsten wird der Wert nur im EEPROM (im Mobilteil 21 oder auch in der Basisstation 20 oder in beiden Systemteilen gleichzeitig vorhanden) abgelegt, um später ggf. ausgewertet zu werden (siehe auch Beschreibung der seriellen Schnittstelle des Mobilteils 21). Die 256 Byte des nicht flüchtigen Speichers reichen für die Aufzeichnung der Werte bis zu einer Einsatzdauer von etwa einer Stunde. Sollte die Einsatzzeit mal diesen Wert überschreiten, was nicht zu erwarten ist, so werden die ältesten Werte gelöscht, so daß immer die Werte der letzten Stunde vorliegen (Rollspeicher). Aus Gründen des Speicherplatzes auf dem Sprach-IC erfolgt eine Ansage nicht auf den genauen Meßwert in bar, obwohl die Meßerfassung des Drucksensors dies gestattet, sondern es wird auf 5er oder 10er Werte abgerundet. Übertragen wird natürlich immer der exakte Meßwert, gerundet auf das volle Bar. Diese Prozedur wiederholt sich nun alle 15 Sekunden, bis der Flaschendruck unter 60 bar fällt oder die Notrufeinrichtung ausgelöst wird. Tritt der erste Fall ein, so erfolgt zusätzlich zu der Restzeit/Druckansage noch die Sprachwarnung: „Sofortigen Rückzug antreten". In der Regel löst unterhalb dieser Schwelle aber auch schon die Rückzugswarnung des Preßluftatmers (eine Pfeife, die im Manometer untergebracht ist) aus, so daß die Warnung als zusätzliche Sicherheit verstanden werden kann. Löst der Träger durch Abziehen des Handgriffes die Notrufeinrichtung aus, so erfolgt zuerst eine akustische Bestätigung „Ihr Notruf wird abgesetzt". Es ist nicht mehr möglich, diesen Vorgang anzuhalten oder rückgängig zu machen, indem z.B. der Handgriff wieder eingesteckt wird. Daraufhin sendet die Steuerung des Mobilteils 21 ein doppeltes Datentelegramm mit dem Notruf an die Basisstation 20 ab und aktiviert einen akustischen Signalgeber, der das Auffinden des Trägers erleichtert. Danach wird der Meßzyklus fortgeführt, wie zuvor, d.h. in Abständen von 15 Sekunden wird der Druck geprüft und ggf. angesagt und übertragen. Eine nochmalige Betätigung des Notrufgriffes führt jetzt zu keiner weiteren Aussendung. Eine weitere Sicherheitseinrichtung ist die sog. „Totmannschaltung", die auf Bewegungslosigkeit reagiert. Diese kann sowohl zusätzlich oder auch alleine eingebaut sein. Sollte sich der Träger des Atemschutzgerätes eine definierte Zeit lang nicht bewegen, so wird er durch eine Ansage darauf hingewiesen, daß in Kürze ein Alarm ausgelöst wird. Dies kann er durch eine Bewegung quittieren, in diesem Fall beginnt die Zeitzählung von neuem. Erfolgt diese Bestätigung nicht, so wird der Hauptalarm ausgelöst. Dieser ist der gleiche wie bei Betätigung des Notruftasters (Übermittlung eines Datentelegramms und Auslösung der akustischen Ortung).The handset 21 is on the compressed air breathing apparatus 22 attached and electrically connected by means of connecting cables with the external components (sensors, signal generator, accumulator). An M12 blind closure of the rapid filling device of the compressed air respirator is replaced by a threaded adapter with the pressure sensor. A connection cable is laid over the left shoulder strap to chest level and there connected to the emergency call device, while another line leads to the earpiece / speaker. Because when used with compressed air breathing 22 In most cases hurry is required, special emphasis was placed on making the operation as easy as possible. The process of the whole process is automated so far that no operations are required by the carrier. The power supply is designed so that the batteries are kept in the idle state always in the full state, the circuit itself is not active. When the respiratory protective device is removed from its holder, the power supply is automatically disconnected and the device activated. It remains in hibernation mode until the bottles are turned on. Detects the central control of the handset 21 now that the pressure at the sensor rises to more than 180 bar for 200 bar bottles or over 270 bar for 300 bar bottles (at least prescribed pressure, which must be present at the beginning of use), it reports acoustically via the speaker, the operational readiness of Unit: "Your device is ready for use." Immediately afterwards it sends a data telegram to the base part 20 with which it logs in as active. The announcement follows the current print and another transfer of the now current values. Now starts the time counting. From now on, a measurement of the cylinder pressure takes place every 15 seconds. However, in order not to play the announcement unnecessarily often, a comparison is first made with the last measured value. Only when the pressure has dropped by 10 bar or more, a new announcement with subsequent transmission takes place. Otherwise, the value is only in the EEPROM (in the handset 21 or in the base station 20 or at the same time in both parts of the system) for later evaluation (see also description of the serial interface of the handset) 21 ). The 256 bytes of non-volatile memory are sufficient for recording the values up to a usage time of about one hour. Should the operating time exceed this value, which is not to be expected, the oldest values are deleted so that the values of the last hour are always available (roll memory). For reasons of storage space on the speech IC, an announcement is not made on the exact reading in bar, although the measurement of the pressure sensor allows this, but it is rounded down to 5 or 10 values. Of course, the exact measured value is always transmitted rounded to the full bar. This procedure is repeated every 15 seconds until the cylinder pressure falls below 60 bar or the emergency call device is triggered. If the first case occurs, then in addition to the remaining time / pressure announcement, the voice warning: "Immediate withdrawal" occurs Usually the withdrawal alarm of the compressed air breathing apparatus (a whistle, which is housed in the pressure gauge) usually triggers below this threshold so that the warning can be understood as additional security If the wearer releases the emergency call device by pulling off the handle, an acoustic confirmation "your emergency call is issued" is issued first. It is no longer possible to stop or reverse this process by, for example, reinserting the handle. The controller then sends the handset 21 a double data telegram with the emergency call to the base station 20 and activates an acoustic signal generator, which facilitates finding the carrier. Thereafter, the measuring cycle is continued, as before, ie at intervals of 15 seconds, the pressure is checked and possibly announced and transmitted. A repeated actuation of the emergency call handle now leads to no further transmission. Another safety device is the so-called "dead man's circuit", which responds to immobility, which can be installed in addition or alone If the wearer of the respirator does not move for a defined period of time, he is informed by an announcement that in If this is not the case, the main alarm is triggered, which is the same as when the emergency call button was actuated (transmission of a data telegram and triggering of the alarm signal) acoustic location).

Solange der Flaschendruck über 10 bar liegt, wiederholt sich die Prozedur bis zur Erschöpfung der Stromversorgung. Im Normalfall wird bei Beendigung des Einsatzes jedoch der Hochdruckteil des Atemschutzgerätes entlüftet, so daß der Druck merklich unter 10 bar, typisch bei 1 bar, liegt. In diesem Fall erkennt der Steuerrechner, daß der Einsatz beendet ist und sendet eine Abmeldenachricht an die Basisstation 20. Er begibt sich nun wieder in den Ruhezustand und überwacht den anliegenden Druck, bis dieser wieder die oben angegebenen Werte übersteigt. Dann beginnt der ganze Zyklus von neuem. Wird das Atemschutzgerät wieder in seiner Fahrzeughalterung abgelegt, erfolgt eine automatische Abschaltung und Ladung der Akkumulatoren.As long as the cylinder pressure is above 10 bar, the procedure repeats until the power supply is depleted. In the normal case, however, the high pressure part of the respirator is vented at the end of the use, so that the pressure is appreciably below 10 bar, typically at 1 bar. In this case, the control computer recognizes that the mission has ended and sends a logout message to the base station 20 , He then goes back to hibernation and monitors the pressure applied until it exceeds the above values again. Then the whole cycle starts anew. If the respiratory protective device is placed back in its vehicle holder, there is an automatic shutdown and charging of the batteries.

Die schwierigste Aufgabe des Mobilteils 21 ist es, die gesammelten Daten ohne Störungen an die Basisstation 20 zu übermitteln. Um jedoch Daten über eine Funkstrecke zu übertragen, müssen sie zuerst moduliert werden, denn es ist nicht möglich ein gleichspannungsbehaftetes NRZ (Non Return to Zero) Signal, wie z.B. einen binären Datenstrom, ohne weitere Kodierung zu übermitteln. Der Empfänger muß erstens den Takt wieder regenerieren und zweitens die Signalpegel (High und Low) eindeutig unterscheiden können. Es gibt eine Reihe von Modulationsverfahren, die man bei einer FM-(Frequenzmodulierten) Übertragung einsetzen kann. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ein frequenzverdoppeltes Bi-Phase-M Format ausgewählt. Hier erfolgt am Anfang jeder Bitzelle ein gleichphasiger Zustandswechsel, so daß der Empfangstakt eindeutig aus dem Signal zurückgewonnen werden kann. Das Prinzip ist schematisch in 2 dargestellt. Diese Codierung erfolgt bereits im Controller, es sind keine weiteren Schaltungsteile beim Sender (Mobilteil) erforderlich.The most difficult task of the handset 21 it is the collected data without interference to the base station 20 to convey. However, to transmit data over a radio link, they must first be modulated because it is not possible to transmit a DC-to-NRZ (Non Return to Zero) signal, such as a binary data stream, without further coding. First, the receiver must regenerate the clock and second, the signal levels (high and low) can clearly distinguish. There are a number of modulation techniques that can be used in FM (frequency modulated) transmission. In the described embodiment, a frequency-doubled bi-phase M format was selected. Here, at the beginning of each bit cell, an in-phase state change takes place, so that the receive clock can be unambiguously recovered from the signal. The principle is schematic in 2 shown. This coding already takes place in the controller, no further circuit parts are required at the transmitter (handset).

Nachfolgend wird detailliert beschrieben, wie ein derartiges Mobilteil realisiert werden kann. Das Mobilteil 21 dient zur Aufnahme und Übermittlung der Sensordaten sowie zur Sprachausgabe des Druckes, der Restzeit und der Rückzugswarnung. Er kann in sechs Funktionsblöcke aufgeteilt werden: Zentrale Steuerung mit Schnittstelle, Spannungsversorgung, Sensor für Flaschendruck, Sensor für Temperatur, Sprachausgabeeinheit und UHF Sendemodul.Below is described in detail how such a handset can be realized. The handset 21 serves for recording and transmission of the sensor data as well as for voice output of the pressure, the remaining time and the withdrawal warning. It can be divided into six function blocks: Central control with interface, power supply, tank pressure sensor, temperature sensor, voice output unit and UHF transmitter module.

1. Zentrale Steuerung mit Schnittstelle1. Central control with interface

Die Steuerung der Mobilteile 21 erfolgt durch einen 80C535 Mikrocontroller in Kompaktbauform. Diese Ausführung ist schaltungstechnisch nahezu identisch mit der größeren Ausführung, die in der Basisstation 20 eingesetzt wurde. Sie ist sogar leistungsfähiger und belegt dabei weniger als die Hälfte der Fläche. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, daß das Entwicklungssystem um den μBASIC-Compiler für beide Schaltungen eingesetzt werden kann. Der Controller stellt drei 8-Bit I/O-Ports sowie acht 12-Bit A/D-Wandler zur Verfügung. Eine eingebaute Echtzeituhr sorgt für richtige Zeitangaben, während ein 256-Byte EEPROM Meßdaten stromausfallsicher speichert. Nach außen steht eine Schnittstelle nach RS-232 zur Verfügung, über die gespeicherte Daten in einen PC oder Laptop zur graphischen Darstellung übertragen werden können. Der Steuercomputer des Moduls erkennt dabei automatisch, ob ein Schnittstellenkabel angeschlossen wurde und schaltet sich dann in den Diagnosemodus. Von einem PC mit der entsprechenden Software kann nun der gespeicherte Datenbestand abgerufen und der Speicher zur erneuten Verwendung gelöscht werden. Sämtliche nachfolgenden Schaltungsteile werden von dieser zentralen Steuerung kontrolliert.The control of the handsets 21 is done by a compact 80C535 microcontroller. This design is almost identical in circuit design to the larger version used in the base station 20 was used. It is even more efficient and uses less than half the area. It is advantageous in this embodiment that the development system can be used to the μBASIC compiler for both circuits. The controller provides three 8-bit I / O ports and eight 12-bit A / D converters. A built-in real-time clock ensures correct time information, while a 256-byte EEPROM stores measured data in a power fail-safe manner. A RS-232 interface is available to the outside via which stored data can be transferred to a PC or laptop for graphical representation. The control computer of the module automatically detects whether an interface cable has been connected and then switches to the diagnostic mode. From a PC with the appropriate software, the stored data can now be retrieved and the memory for reuse can be deleted. All subsequent circuit parts are controlled by this central controller.

2. Spannungsversorgung2. Power supply

Die Schaltung wird aus sechs NiCd Zellen mit einer Gesamtspannung von 7,2 V versorgt. Diese Spannung wird von einem Spannungswandler auf 5 V umgeformt, um dann der zentralen Steuerung als Versorgungsspannung zu dienen. Gleichzeitig speist sie einen Gleichspannungswandler vom Typ LT1301, der bei Bedarf eine Spannung von 12 V erzeugt, um den Luftdrucksensor zu betreiben. Dieser DC/DC-Wandler arbeitet nach dem Prinzip einer Ladungspumpe, indem er einen Kondensator mittels einer Spule schrittweise bis zur gewünschten Spannung auflädt. Er erreicht bei dem benötigten Ausgangsstrom von 30 mA eine Effizienz von etwa 87%. Der vollständig geladene Akkumulatorpack reicht für eine Betriebsdauer von mindestens 10 Stunden aus. Er wird während der Bereitschaft ständig auf voller Ladung gehalten. Eine Ladung bei vollständig entleertem Akkumulator benötigt etwa eine halbe Stunde.The Circuit is made up of six NiCd cells with a total voltage of 7.2V supplied. This voltage is generated by a voltage converter 5 V transformed, then the central control as a supply voltage to serve. At the same time, it feeds a DC-DC converter Type LT1301, which generates a voltage of 12 V when needed to power the Operate the air pressure sensor. This DC / DC converter works after the principle of a charge pump by means of a capacitor a coil is gradually charged to the desired voltage. He reaches at the required Output current of 30 mA an efficiency of about 87%. The fully loaded Accumulator pack is enough for one Operating time of at least 10 hours. He will be during the Readiness constantly kept on full charge. A charge when completely empty Accumulator needed about half an hour.

3. Drucksensor3. Pressure sensor

Der Sensor, der den aktuellen Flaschendruck erfaßt, muß Drücke bis mindestens 300 bar aushalten, da sowohl Preßluftflaschen mit 200 wie auch mit 300 bar verwendet werden. Es wurde hier ein schraubbarer Sensor für Drücke bis 400 bar benutzt, wobei der Berstdruck bei über 2400 bar liegt. Die Verbindung mit dem Atemschutzgerät erfolgt über die Schnellfülleinrichtung des PA94+ Preßluftatmers, die direkt zu den Flaschen führt (Hochdruckteil). Da hier aber nur ein metrisches Gewinde M12 vorhanden ist, während der Drucksensor mit einem 1/4'' BSP Rohrgewinde ausgestattet ist, muß ein Adapterstück vorgesehen werden. Zur Herstellung dieses Adapterstückes wurde korrosionsbeständiger hochfester V4A Stahl des Typs X6 CrNiMoTi 17 12 2 (1.4571) verwendet. Der Sensor arbeitet mit einer Betriebsspannung von 10–30 V, deshalb ist die Spannungswandlung (s.o.) nötig. Er liefert eine dem anliegenden Druck proportionale Gleichspannung im Bereich von 1–6 Volt. Diese wird direkt einem A/D-Wandler des Mikrocontrollers zugeführt und dort weiter verarbeitet.Of the Sensor that detects the current cylinder pressure, must withstand pressures of at least 300 bar, because both compressed air bottles be used with 200 as well as 300 bar. It was here screwable sensor for pressures used up to 400 bar, wherein the bursting pressure is above 2400 bar. The connection with the respirator over the fast filling device of the PA94 + compressed air respirator, which leads directly to the bottles (High pressure part). But here only one metric thread M12 is available is while the pressure sensor with a 1/4 '' BSP pipe thread equipped, must be one adapter piece be provided. For the preparation of this adapter piece was corrosion-resistant high-strength V4A steel of the type X6 CrNiMoTi 17 12 2 (1.4571) used. The sensor works with an operating voltage of 10-30 V, therefore the voltage conversion is (s.o.) necessary. It supplies a direct voltage proportional to the applied pressure in the range of 1-6 Volt. This is fed directly to an A / D converter of the microcontroller and processed there.

4. Temperatursensor4. Temperature sensor

Die Umgebungstemperatur wird von einem Sensor des Typs KTY10 erfaßt, der seinen Widerstand linear zur herrschenden Temperatur ändert. Über einen Spannungsteiler liegt dieser Sensor ebenfalls direkt an einem A/D-Wandler.The Ambient temperature is detected by a KTY10 sensor, which changes its resistance linearly to the prevailing temperature. About one Voltage divider, this sensor is also located directly on an A / D converter.

5. Sprachausgabe5. Speech output

Während des Einsatzes wird regelmäßig der aktuelle Druck und die voraussichtlich verbleibende Restzeit angesagt. Ebenso wird akustisch vor einem zu Neige gehenden Akkumulator gewarnt und das Absetzen eines Notrufes verbal bestätigt. Alle diese Funktionen werden von einem IC des Typs ISD 2560 ausgeführt, der 60 Sekunden Sprache bei 8 kHz Samplingfrequenz (das entspricht ISDN-Telefonqualität) analog speichern kann. Im Gegensatz zu den sonst üblichen digitalen Speichermethoden, bei denen die Toninformation vorher digitalisiert und in einem RAM-Speicher abgelegt werden, nutzt dieser IC eine relativ neue Analog-Speichermethode. Dabei werden die Momentanwerte direkt analog als Ladung in einer Speicherzelle abgelegt, ohne den Umweg über einen Wandler zu gehen. Das bringt gegenüber der herkömmlichen Methode mehrere entscheidende Vorteile: die Sprachqualität ist bei erheblich geringerem Speicherbedarf merklich besser und zum Datenerhalt wird keine Spannung benötigt. Die 60 Sekunden des Sprachspeichers lassen sich in 100 ms Intervallen direkt ansprechen, es ist also ohne weiteres möglich, Sprachmeldungen aus zusammengesetzten Silben zu generieren. Dies ermöglicht, einzelne Zahlen und Textbausteine auf den IC aufzusprechen, die dann vom Mikrocontroller in der benötigten Reihenfolge abgerufen werden. So lautet eine typische Ansage etwa „Restzeit 25 Minuten. Flaschendruck 180 bar." Eine zu niedrige Akkumulatorspannung wird mit „Achtung! Batteriestand niedrig!" gemeldet. Den einsatzbereiten Zustand meldet das System mit „Ihr Gerät ist Einsatzbereit." und das Absetzen eines Notrufes wird mit „Ihr Notruf wird abgesetzt." quittiert. Als Lautsprecher dient ein kleiner Ohrhörer oder ein im Helm eingebauter Kopfhörer.During the Use is regularly the current Pressure and the expected remaining time announced. As well is warned acoustically in front of a declining accumulator and the discontinuation of an emergency call verbally confirmed. All these functions are executed by an IC of the type ISD 2560, the 60 seconds language at 8 kHz sampling frequency (which corresponds to ISDN telephone quality) analog can save. Unlike the usual digital storage methods, in which the sound information is previously digitized and in a RAM memory be stored, this IC uses a relatively new analog storage method. The instantaneous values become directly analogous as a charge in one Memory cell filed without going through a converter. That brings opposite the usual Method several key advantages: the voice quality is included Significantly better storage capacity and data retention no voltage is needed. The 60 seconds of the speech memory can be set in 100 ms intervals speak directly, so it is readily possible to voice messages to generate compound syllables. This allows for single numbers and Text modules on the IC aufzusprech, then from the microcontroller in the needed Order can be retrieved. So a typical announcement is about "remaining time 25 minutes. Bottle pressure 180 bar. "A too low accumulator voltage becomes with "Attention! Battery low! "Reported ready for use state the system with "your device is ready." And the settling an emergency call is with "your Emergency call is canceled. "Acknowledged Speaker is a small earphone or built-in helmet Headphone.

6. UHF Sendeeinheit6. UHF transmission unit

Um die Daten nun vom Mobilteil 21 zum Basisteil 20 zu übertragen, ist eine drahtlose Übertragungsmethode z.B. eine Funkübertragung zweckmäßig, denn alle anderen Möglichkeiten (z.B. drahtgebundene Verbindung) scheiden wegen der fehlenden Sichtverbindung und der mangelnden Reichweite aus. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde bei der Frequenzwahl der sogenannte LPD Bereich im 70 cm Band gewählt, in dem auch die im Ausführungsbeispiel verwendete Frequenz von 433,925 MHz liegt. Für diesen Frequenzbereich gibt es auf dem Markt zahlreiche Sende- und Empfangsmodule, die eine Allgemeingenehmigung besitzen und daher nicht vom Betreiber zugelassen werden müssen. Die Sendeleistung ist auf 10 mW begrenzt, was für die im Ausführungsbeispiel vorgesehenen Zwecke jedoch ausreichend ist. Für einen professionellen Einsatz müßte ggf. das Frequenzband gewechselt und die Sendeleistung deutlich erhöht werden, damit eine Übertragung auch aus größeren Gebäuden sichergestellt ist. Das Sendemodul ist in Miniaturausführung gefertigt und befindet sich an der Außenseite des abgeschirmten Mobilteils 21, um HF-Beeinflussungen der Schaltung zu vermeiden. Der Modulationseingang des Senders ist direkt mit einem Ausgang des Mikrocontrollers verbunden, der das Datentelegramm erzeugt. Die Lambda/4 Wurfantenne, die bei dieser Frequenz eine Länge von etwa 17 cm hat, ist in einem Kunststoffröhrchen an der Außenseite verlegt. Um den Stromverbrauch der Schaltung so gering wie möglich zu halten, wird der Sender nur bei Bedarf aktiviert. In 5 ist ein beispielhaftes Schaltbild dargestellt, nach dem ein Mobilteil 21 aufzubauen ist. Der Bewegungssensor 8 ist in diesem Beispiel nicht eingezeichnet, er läßt sich allerdings ebenso wie beispielsweise der Drucksensor 6 (im Schaltbild an JP6) an den Mikrocontroller Mini80C535 anschließen. Im Schaltbild sind die Sensoren und die Sendeeinheit der Einfachheit halber nicht enthalten.To get the data now from the handset 21 to the base part 20 To transmit, a wireless transmission method such as a radio transmission is appropriate, because all other options (eg wired connection) divide because of the missing Visual connection and the lack of reach. In the illustrated embodiment was selected in the frequency selection of the so-called LPD range in the 70 cm band, in which also the frequency used in the embodiment of 433.925 MHz. For this frequency range, there are numerous transmit and receive modules on the market, which have a general license and therefore do not have to be approved by the operator. The transmission power is limited to 10 mW, which is sufficient for the purposes provided in the embodiment, however. For a professional use, if necessary, the frequency band would have to be changed and the transmission power increased significantly, so that a transmission is ensured even from larger buildings. The transmitter module is manufactured in miniature version and is located on the outside of the shielded handset 21 to avoid RF interference to the circuit. The modulation input of the transmitter is connected directly to an output of the microcontroller, which generates the data telegram. The lambda / 4 wire antenna, which has a length of about 17 cm at this frequency, is laid in a plastic tube on the outside. To keep the power consumption of the circuit as low as possible, the transmitter is activated only when needed. In 5 an exemplary circuit diagram is shown after a handset 21 is to build up. The motion sensor 8th is not shown in this example, but it can be as well as, for example, the pressure sensor 6 (in the circuit diagram at JP6) to the microcontroller Mini80C535. In the diagram, the sensors and the transmitting unit are not included for the sake of simplicity.

Basisstationbase station

In 4 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Basisstation 20 als Blockschaltbild dargestellt. Eine zentrale Steuerung 1' steuert die ganze Basisstation 20. Über eine Tastatur 12 lassen sich vom Bediener Steuerbefehle eingeben. An einer Flüssigkristallanzeige 15 werden Meldungen des Systems ausgegeben. Über einen UHF-Empfänger 10 und einen Decoder 11 empfängt die zentrale Steuerung 1' Daten vom Mobilteil 21. Leuchtdioden 14 dienen zur visuellen Anzeige des Betriebszustandes. Ein Summer 13 dient zur akustischen Ausgabe von Warnmeldungen.In 4 is an embodiment for a base station 20 shown as a block diagram. A central control 1' controls the whole base station 20 , Via a keyboard 12 Control commands can be entered by the operator. On a liquid crystal display 15 Messages of the system are output. About a UHF receiver 10 and a decoder 11 receives the central control 1' Data from the handset 21 , LEDs 14 serve for the visual indication of the operating condition. A buzzer 13 is used for the acoustic output of warning messages.

Die Basisstation 20 sammelt die ankommenden Informationen der Mobilteile 21 und stellt sie auf einem 4 × 20 Zeichen LC-Display dar. Um auch bei Dunkelheit oder unzureichender Beleuchtung die Lesbarkeit der Informationen zu gewährleisten, ist die Anzeige mit einer Hintergrundbeleuchtung ausgestattet. Diese arbeitet automatisch und wird je nach Umgebungshelligkeit ein- oder ausgeschaltet. Zusätzlich ist es möglich, die Beleuchtung über einen Tastendruck generell abzuschalten. Zur Steuerung der Basisstation wird ein 3 × 4 Felder großes Tastenfeld benutzt, welches aus einer selbstklebenden Folientastatur besteht. Diese ist spritzwassergeschützt und einfacher zu reinigen, als gewöhnliche mechanische Taster. Sieben Leuchtdioden dienen der zusätzlichen visuellen Anzeige der Betriebszustände. Zum einen sind dies vier rote Leuchtanzeigen, von denen jede einem der Mobilteile 21 zugeordnet ist. Sie zeigen einen ausgelösten Notruf an. Eine weitere rote Leuchtdiode (LED) signalisiert eine niedrige Batteriespannung in der Basisstation 20. Die beiden restlichen, grünen LEDs dienen zur Anzeige der Stärke des empfangenen UHF-Funksignals und der gültigen Empfangsdaten. Auch hier wurde auf eine einfache Bedienung Wert gelegt. Für eine Inbetriebnahme sind hier ebenfalls keine Bedienschritte erforderlich. Wird die Basisstation 20 der Ladehalterung z.B. in einem Fahrzeug entnommen, in der seine Akkumulatoren ständig auf voller Ladung gehalten werden, aktiviert es sich automatisch und startet einen Selbsttest, bei dem die Displayanzeige, die Leuchtanzeigen und der Warnsummer überprüft werden. Desweiteren erfolgt eine Kontrolle der Akkumulatorspannung unter Last. Ist dieser Test, der nur einige Sekunden dauert, abgeschlossen, befindet sich die Basisstation 20 im Bereitschaftszustand und wartet auf das Datentelegramm eines Mobilteils 21. Somit ist bereits ein Großteil der Anwendungsfälle abgedeckt. Eingehende Daten werden auf ihre Korrektheit geprüft und danach sofort auf dem Display angezeigt. Jedes der maximal vier Mobilteile 21 verfügt über eine eigene Anzeigezeile, in der nebeneinander die Mobilteilnummer, der letzte übermittelte Flaschendruck, die letzte übermittelte Temperatur, die bisher verstrichene Einsatzzeit, die voraussichtlich verbleibende Restzeit und der Status angezeigt werden. Mögliche Anzeigen in der Statusspalte sind „OK" für den Normalzustand, „LOW" für ein Erreichen des Rückzug-Drucks (< 60 bar), „SOS" für einen ausgelösten Notruf und „BAT" für eine niedrige Batteriespannung im jeweiligen Mobilteil 21. Dabei besitzt die Anzeige „SOS" die höchste Priorität und ersetzt eine vorhandene „BAT" oder „LOW" Anzeige. Ein ankommender Notruf eines Mobilteils 21 wird akustisch und optisch signalisiert. Die entsprechende rote Warn-LED blinkt, während der Summer einen alternierenden Alarmton abstrahlt. Diese Meldung muß vom Benutzer durch gleichzeitiges Drücken der beiden „Alarm-aus" Tasten auf der Tastatur bestätigt werden. Der Summer verstummt dann, die Warn-LED bleibt jedoch bis zum Abmelden des Mobilteils eingeschaltet. Unterschreitet der Flaschendruck den Wert von 60 bar, wird der Status dieses Mobilteils auf „LOW" geändert. Beim Empfang eines Datentelegramms dieses Mobilteils ertönt zusätzlich ein kurzer Warnton und die betreffende Zeile blinkt kurz auf.The base station 20 collects the incoming information of the handsets 21 and display them on a 4 × 20 character LC display. The display is equipped with a backlight to ensure readability even in darkness or insufficient lighting. It works automatically and is switched on or off depending on the ambient brightness. In addition, it is possible to generally switch off the lighting by pressing a button. To control the base station, a 3 × 4-field keypad is used, which consists of a self-adhesive membrane keyboard. This is splash-proof and easier to clean than ordinary mechanical buttons. Seven light-emitting diodes serve as an additional visual indication of the operating states. For one, these are four red lights, each one of the handsets 21 assigned. They indicate a triggered emergency call. Another red light emitting diode (LED) signals a low battery voltage in the base station 20 , The remaining two green LEDs indicate the strength of the received UHF radio signal and the valid reception data. Here, too, emphasis was placed on simple operation. No commissioning steps are required for commissioning. Will the base station 20 For example, when removed from the charging cradle in a vehicle where its batteries are kept fully charged, it automatically activates and starts a self-test that checks the display, lights, and buzzer. Furthermore, there is a check of the battery voltage under load. If this test, which only takes a few seconds, is completed, the base station is located 20 in standby mode and waits for the data telegram of a handset 21 , Thus, a large part of the use cases is already covered. Incoming data is checked for correctness and immediately displayed on the screen. Each of the maximum of four handsets 21 has its own display line, which displays next to each other the handset number, the last delivered bottle pressure, the last transmitted temperature, the time elapsed so far, the expected remaining time and the status. Possible indications in the status column are "OK" for the normal state, "LOW" for reaching the withdrawal pressure (<60 bar), "SOS" for a triggered emergency call and "BAT" for a low battery voltage in the respective handset 21 , The "SOS" indicator has the highest priority and replaces an existing "BAT" or "LOW" indicator 21 is signaled acoustically and optically. The corresponding red warning LED flashes while the buzzer emits an alternating alarm tone. This message must be acknowledged by the user by simultaneously pressing the two "Alarm-off" keys on the keypad, the buzzer then stops, but the warning LED stays on until the handset is disconnected changed the status of this handset to "LOW". When receiving a data telegram from this handset, a short warning tone sounds in addition and the relevant line flashes briefly.

Es wird im folgenden beschrieben, wie eine derartige Basisstation 20 mechanisch beispielsweise aufgebaut sein kann.It will be described below how such a base station 20 may be constructed mechanically, for example.

Das Gerät (Basisstation) ist in einem T-förmigen Gehäuse untergebracht und kann bequem in einer Hand getragen werden. Im unteren Teil ist die Tastatur untergebracht, während der obere Teil das Display beherbergt. Aus Gründen der Störsicherheit ist der Funkempfänger in einem separaten Gehäuse auf der Rückseite installiert. Die Batterien befinden sich außen auf der Rückseite des Gerätes und können schnell ohne Werkzeug gewechselt werden. Die Schaltungsteile sind im einzelnen: Zentrale Steuerung mit Schnittstelle, Benutzerinterface (Display, Tastatur, Leuchtanzeigen, Summer), UHF-Empfänger, Decoderschaltung, Stromversorgung.The Device (base station) is in a T-shaped casing housed and can be comfortably carried in one hand. in the lower part is the keyboard housed, while the upper part is the display houses. For reasons the interference immunity is the radio receiver in a separate housing the back Installed. The batteries are located on the outside on the back of the device and can be changed quickly without tools. The circuit parts are in detail: Central control with interface, user interface (Display, keyboard, lights, buzzer), UHF receiver, decoder circuit, Power supply.

Zentrale Steuerung mit SchnittstelleCentral control with interface

Hier findet der gleiche Mikrocontroller Anwendung wie in den Mobilteilen 21, jedoch ist dieser nicht in Miniaturausführung gefertigt. Die Leistungsdaten des verwendeten 80C535 Mikrocontroller mit 32 kB RAM und 32 kB ROM sind aber die gleichen. Lediglich eine Echtzeituhr und ein EEPROM ist hier nicht notwendigerweise eingebaut. Im Gegensatz zu den Mobilteilen 21 muß der Rechner hier aber bedeutend mehr Steueraufgaben übernehmen, denn neben dem Empfang und dem Dekodieren der Funkdaten muß auch noch das Display angesteuert und die Tastatur abgefragt werden.Here is the same microcontroller application as in the handsets 21 , but this is not made in miniature version. The performance data of the used 80C535 microcontroller with 32 kB RAM and 32 kB ROM are the same. Only a real-time clock and an EEPROM is not necessarily installed here. Unlike the handsets 21 However, the computer must take over significantly more control tasks here, because in addition to the reception and decoding of the radio data, the display must also be controlled and the keyboard queried.

Benutzerinterfaceuser interface

Die Funktion der Schnittstelle für Benutzereingaben wird von einer 3 × 4 Tasten Folientastatur übernommen. Von den 12 Tasten werden jedoch nur 7 benutzt, die mit den Funktionen „Auf", „Ab", „Bestätigen", „Abbruch", 2 × „Alarm aus" und „Licht" belegt sind.The Function of the interface for User input is taken over by a 3 × 4 key membrane keypad. However, of the 12 keys, only 7 are used with the functions "Up", "Down", "Confirm", "Cancel", 2 × "Alarm from "and" light "are occupied.

Die Tastatur ist spritzwassergeschützt und kann leicht gereinigt werden, außerdem kann sie auch mit Handschuhen bedient werden. Die sieben Kontakte der Tastaturmatrix sind direkt mit dem Mikrocontroller verbunden und werden kontinuierlich abgefragt. Die Meldungen des Systems werden auf einem 4 × 20 Zeichen großen, hintergrundbeleuchteten Flüssigkristall (LC-)Display ausgeben, welches vom Controller über einen I²C Bus seine Daten bezieht. Die sieben Leuchtdioden sind Low-Current Typen und werden somit ebenfalls direkt vom Controller angesteuert. Akustische Signale gibt ein Piezo-Schallwandler aus, der vom Controller mit einer Rechteckspannung variabler Frequenz betrieben wird.The keyboard is splash-proof and can be easily cleaned, it can also be operated with gloves. The seven contacts of the keyboard matrix are connected directly to the microcontroller and are polled continuously. The messages from the system will be displayed on a 4 × 20-character backlit liquid crystal (LC) display, which receives its data from the controller via an I ² C bus. The seven light-emitting diodes are low-current types and are thus also controlled directly by the controller. Acoustic signals are emitted by a piezoelectric transducer, which is operated by the controller with a square wave voltage of variable frequency.

UHF-Empfänger und DecoderschaltungUHF receiver and decoder circuit

Erste Anlaufstelle für die Datentelegramme ist der UHF-Miniatur Empfänger, der sich in einem Anbaugehäuse auf der Rückseite der Basisstation 20 befindet. Der Doppelsuperhet arbeitet auf einer Empfangsfrequenz von 433,925 MHz und bietet eine Empfindlichkeit von 0,3 μV (bei 12 dB SINAD). Bei einem ausreichenden Empfangspegel stellt der Empfänger eine Schaltspannung zur Verfügung, die den nachfolgenden Funktionsgruppen das Anstehen von Daten signalisiert. Das empfangene NF-Signal gelangt vom Ausgang des Empfängers zu einer Verstärkerstufe. Von dort durchläuft das verstärkte Signal eine Pulsrückgewinnungsschaltung, die aus dem ankommenden BiPhase-M Code wieder einen NRZ Code mit Taktinformation erzeugt. Schließlich endet die Signalaufbereitung am Mikrocontroller, wo das Daten- und Taktsignal über je einen Port eingelesen wird.The first point of contact for the data telegrams is the UHF miniature receiver, which is housed in an attachment housing on the back of the base station 20 located. The double superhet operates on a receive frequency of 433.925 MHz and offers a sensitivity of 0.3 μV (at 12 dB SINAD). At a sufficient reception level, the receiver provides a switching voltage which signals the pending functional groups to queue data. The received LF signal passes from the output of the receiver to an amplifier stage. From there, the amplified signal passes through a pulse recovery circuit which again generates an NRZ code with clock information from the incoming BiPhase-M code. Finally, the signal conditioning ends at the microcontroller, where the data and clock signal is read in via one port each.

Stromversorgungpower supply

Die Stromversorgung der Basiseinheit erfolgt über acht NiCd Mignon Akkumulatoren, die auf der Rückseite des Gerätes mittels Klettband befestigt sind. Die Spannung von ca. 9,6 V speist direkt den Summer und den UHF-Empfänger und wird zum Betrieb der Logikbaugruppen und des Displays auf 5 Volt herab geregelt. Die Verbindung mit dem Ladegerät erfolgt durch eine im Gerät vorhandene Buchse, so daß eine Entnahme des Akkumulatoren nicht nötig ist. Gleichzeitig ist das Gerät so immer betriebsbereit. Ein vollständig geladener Akkumulator reicht für eine Betriebsdauer von etwa 5–8 Stunden, abhängig davon, ob die Beleuchtung aktiv ist, oder nicht. Die Ladezeit beträgt bei vollständig entladenem Akkumulator etwa eine halbe Stunde.The Base unit power is supplied by eight NiCd Mignon batteries, the one on the back of the device are attached by means of Velcro. The voltage of approx. 9.6 V is fed directly the buzzer and the UHF receiver and is used to operate the Logic modules and the display down to 5 volts regulated. The Connection with the charger done by one in the device existing socket, so that a Removal of the batteries is not necessary. At the same time that is Device like that always ready. A complete charged accumulator is sufficient for an operating time of about 5-8 Hours, depending of whether the lighting is active or not. The charging time is at completely discharged Accumulator about half an hour.

In 6 ist beispielhaft ein Schaltbild aufgezeigt, nach dem sich eine Basisstation realisieren läßt.In 6 is an example of a circuit diagram shown, after which can be realized a base station.

Claims

System for monitoring at least one respirator wearer, comprising, at least one, in each case a compressed air breathing apparatus ( 22 ) connected handset ( 21 ), a base station ( 20 ), the data from the at least one handset ( 21 ), wherein the at least one handset ( 21 ) the data via sensors from the compressed air breathing apparatus ( 22 ) and the respirator wearer, evaluated and via a wireless connection to the base station ( 20 ), depending on the data from the handset ( 21 ) optical signals or acoustic signals are triggered, characterized in that the at least one handset ( 21 ) comprises a radio transmitting device for transmitting data to the base station, wherein, depending on the data from the mobile part ( 21 ) Radio signals are triggered and that, depending on the data from the base station ( 20 ) optical signals, acoustic signals or radio signals are triggered.

System according to claim 1, characterized in that pressure sensors ( 6 ) the pressure of the compressed air respirator ( 22 ) as data to the handset ( 21 ) pass on.

System according to one of the preceding claims, characterized in that temperature sensors ( 1 ) the ambient temperature of the respirator carrier as data to the handset ( 21 ) pass on.

System according to one of the preceding claims, characterized in that motion sensors ( 8th ) the movements of the respirator carrier as data to the handset ( 21 ) pass on.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile part ( 21 ) outputs the values of the data to the respirator wearer at specific time intervals using a digital voice output.

System according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Handset the recorded data in a non-volatile memory and includes an interface over which this data becomes one later Transfer time to a connected computer can be.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the mobile part ( 21 ) a central control unit for transmitting a message to the base station ( 20 ) for logging in or out of the mobile part ( 21 ) at the base station ( 20 ).

System according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Base station as a handheld device is trained.

Mobile monitoring device for use in a monitoring system according to one of claims 1 to 8, which is connected to a compressed air breathing apparatus ( 22 ) is attachable, with at least one sensor for detecting data of a compressed air respirator, and a warning and / or alarm device which generates optical and / or acoustic signals in response to the detected data, characterized by a radio transmitter for wirelessly transmitting the acquired data a base station ( 20 ).

Mobile monitoring device according to claim 9, characterized by a central control unit for transmitting a message for logging in or out of the mobile part ( 21 ) at the base station ( 20 ).

Base station for use in a monitoring system according to one of Claims 1 to 8, having a radio reception device ( 120 ) for receiving the from a to a compressed air breathing apparatus ( 22 attached handset ( 21 ) transmitted data, characterized by a warning and / or alarm device ( 15 . 154 . 156 . 160 ) which generates optical and / or acoustic signals as a function of the received status data.